办公楼供热课程设计说明书.docx

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办公楼供热课程设计说明书

目录

目录1

第1章概述1

1.1设计目的1

1.2工程概述1

1.3设计任务1

第2章设计依据2

2.1设计参数2

2.1.1室内外设计参数2

2.1.2采暖设备要求和特殊要求2

2.2围护结构传热阻的校核3

2.3围护结构的传热系数4

2.4方案比较5

第3章供暖热负荷计算6

3.1负荷计算过程6

3.1.1围护结构的耗热量6

3.1.2冷风渗透耗热量7

3.1.3冷风侵入耗热量7

3.2热负荷的计算7

3.2.1围护结构参数7

3.2.2围护结构耗热量8

3.2.3冷风渗透耗热量8

3.2.4冷风侵入耗热量9

3.2.5办公室103供暖系统设计热负荷9

3.3房间供暖热负荷计算详表（见附录）9

整理附录中的数据可得：

9

第四章热水供暖系统设计方案比较与确定10

4.1循环动力10

4.2供、回水方式10

5.3管道敷设方式10

5.4管道连接及热媒流经路程11

5.5工程方案确定11

第5章散热器的选型及安装形式12

5.1散热器的选择12

5.2散热器的布置及规定13

5.3散热器的计算13

5.3.1散热器散热面积计算13

5.3.2散热器片数计算13

第6章热水供暖系统水力计算16

6.1管道布置16

6.2确定系统原理图16

6.3水力计算基本思路16

6.4系统水力计算17

6.4.1选择最不利环路17

6.4.2最不利环路的作用压力17

6.4.3确定最不利环路各管段的管径17

6.6.4确定沿程压力损失18

6.4.5确定局部阻力损失18

6.4.6求各管段的压力损失18

6.4.7求环路总压力损失18

6.4.8计算富裕压力18

设计总结24

参考文献25

致谢27

第1章概述

1.1设计目的

本课程的目的是培养学生运用所学的供热工程、流体输配管网课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。

通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。

采暖课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。

1.2工程概述

本工程为沈阳市某办公楼，工程结构类型为四层砖混结构，占地面积为683.8m2，建筑总高度为18.200m，一层高为4.2m，二、三、四层高为3.6m。

热源为城市热网，供水温度为tg=95℃，回水温度为th=70℃。

系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差为△P=20000Pa，供回水管管径为DN50（引入口位置见图纸）。

1.3设计任务

本设计为整栋建筑冬季热水供暖工程。

设计主要内容为：

（一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数）

（二）采暖设计热负荷及热指标的计算

（三）散热设备选择计算

（四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图

（五）管道水力计算

（六）平面布置图、系统原理图等绘制

（七）设备材料表、设计及施工说明的编制

第2章设计依据

2.1设计参数

2.1.1室内外设计参数

1、室外气象参数

查《供热工程》附录表A-2：

供暖室外计算（干球）温度为tw=-19℃，极端最低温度为tn.min=-30.6℃；冬季大气压力102.08kPa，冬季室外平均风速为3.1m/s，冬季主要风向为北风，冬季日照率为58%。

2、室内设计温度

本设计展览厅、办公室、门厅、多功能厅及楼梯间都需要供暖，本设计卫生间不做采暖。

室内设计温度由《实用供热空调设计手册》表4.1-1选取，将数值列入表2.1。

表2.1不同房间供暖计算温度

房间用途

室内计算温度℃

室外计算温度℃

室内外温差℃

成果展示厅

18

-19

37

办公室

18

37

多功能厅

18

37

楼梯间

14

33

门厅

14

33

走廊

14

33

2.1.2采暖设备要求和特殊要求

供暖工程中应用最广泛的散热设备是对流散热器，故本设计中选用散热器供暖。

散热器的选择应符合以下要求：

1、热工性能散热器的传热系数K值越高，说明其散热性能越好。

提高散热器的散热量，增大散热器传热系数，可以采用增大散热器单位体积的散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器表面空气流动速度和表面发射度（黑度）及其对房间的角系数等途径。

2、经济性能散热器传给房间的单位热量所需金属量越少，成本越低。

散热器的金属热强度q是评价散热器经济性能的重要指标，对于同一材质散热器，q越大经济型越好，对各种不同材质的散热器，其经济性能评价标准宜采用散热器单位散热量的成本来衡量。

3、安装使用方便散热器应具有一定的机械强度和较高的承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间，散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。

4、卫生美观散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，易与建筑装饰相协调。

5、使用寿命长散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。

2.2围护结构传热阻的校核

1、已知条件：

墙体：

均选用加气砼砌块：

地上外墙为350厚，内墙为200厚。

屋面：

屋面防水等级为Ⅱ级，做法从上到下依次为：

40厚C20细石混凝土（内配4@200双向）、20厚1:

2.5水泥砂浆保护层；80厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两道；20厚1:

3水泥砂浆找平层；钢筋混凝土屋面板。

2、围护结构传热阻的校核：

多层匀质材料平壁结构的热惰性指标D按公式2-1【2】计算

（2-1）

材料的蓄热系数S值按公式2-2【2】计算

（2-2）

查文献【2】表1-1和1-2可知：

围护结构内表面换热系数，内表面热阻；围护结构外表面换热系数，外表面热阻。

围护结构的传热阻按公式2-3【2】计算

（2-3）

代入数据有：

得传热系数K=1/Ro=0.29W/（m·K），则

=4.75

该围护结构属于Ⅱ型墙体【2】，则

tw.e=0.6tw′+0.4tp.min=

围护结构的最小传热阻按2-4【2】计算

（2-4）

代入数据有

因为RO>Ro.min，所以该部分围护结构满足围护结构最小传热阻的要求。

2.3围护结构的传热系数

外墙的结构是加气砼砌块，厚度为350毫米，外墙外保温采用50厚挤塑聚苯乙烯板，对应天正暖通外墙编号第57号，输入对应的材料厚度可得：

K=0.340W/（m·K）；

内墙也是加气砼砌块，厚度为200毫米，对应天正暖通内墙编号第710号,输入对应的材料厚度可得：

K=0.998W/（m·K）；

屋面由概况中对应的材料布置,对应天正暖通屋顶界面,输入对应的材料和厚度可得：

K=0.414W/（m·K）；

外窗为铝合金推拉窗，传热系数为：

K=2.5W/（m·K）；

内门对应天正暖通内门界面,可查得：

K=3.5W/（m·K）；

地面的传热系数需要根据划分的地带进行计算。

将上述计算结果整理后见下表：

表2.2围护结构的传热系数

围护结构

外墙

内墙

外门

外窗

内门

屋面

传热系数W/（m·K）

0.340

0.998

2.7

2.5

3.5

0.414

2.4方案比较

我国当前的供暖体制普遍存在一些问题，比如供暖品质差、效率低，能源消耗大，用户不能自行调节室温，供暖单位和用户都缺乏节能的积极性等特点。

因此国家提出进行供暖体制改革，其核心内容是供暖市场化、商品化。

计量供暖是供热市场化、商品化的技术基础。

国家鼓励发展供暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置，只有按实际供暖量计量收费，才能调动用暖和供暖双方的节能积极性。

计量供暖系统应首先能维持良好的运行状况，还应能按用户的需要调节室温，并对所耗热量进行可靠的计量，用户外出时还可暂时关闭室内系统。

计量供热系统还便于供暖部门的维护和查表。

第3章供暖热负荷计算

对于本办公楼的热负荷计算只考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、外门冷风侵入耗热量。

3.1负荷计算过程

3.1.1围护结构的耗热量

1、围护结构的基本耗热量

建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，按公式3-1【2】计算

（3-1）

整个供暖建筑或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和:

（3-2）

2、围护结构附加（修正）耗热量

实际耗热量会受到气象条件以及建筑情况等各种因素影响而有所增减，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。

这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。

通常按基本耗热量的百分率进行修正。

主要包括朝向修正、风力附加、高度附加耗热量。

（1）朝向修正耗热量

朝向修正率的取值见表3-1【2】

表3.1沈阳市朝向修正率

朝向

东、西

南

东南、西南

北、东北、西北

修正率

-5%

-25%

-15%

10%

（2）风力附加耗热量

该建筑处于沈阳市，冬季室外平均风速为3.1m/s。

，按《暖通规范》，本设计不考虑风力附加。

（3）高度附加耗热量

《暖通规范》规定：

民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率（楼梯间除外），当房间高度大于4m时才考虑高度附加。

本工程首层层高为4.2m，其余楼层为3.6m，故本设计首层耗热量附加0.4%，其余楼层不考虑高度附加。

本设计需要考虑朝向修正耗热量和首层的高度附加耗热量。

3.1.2冷风渗透耗热量

在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。

把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。

冷风渗透耗热量可采用缝隙法进行计算，按3-3【2】计算。

（3-3）

L按下式计算

（3-4）

3.1.3冷风侵入耗热量

在冬季受风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。

把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。

外门的冷风侵入耗热量（阳台门不考虑外门附加）可按3-5【2】计算。

（3-5）

3.2热负荷的计算

以办公室103为例进行房间热负荷的计算。

冬季室内计算温度tn=18℃；沈阳供暖室外计算温度tw=-19℃。

3.2.1围护结构参数

1、北外墙传热系数K=0.340W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=10%。

2、北外窗传热系数K=2.5W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=10%。

3、内门K=6.4W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=10%。

4、内墙传热系数K=0.998W/（m·K），温差修正系数=1.0。

3.2.2围护结构耗热量

1、北外墙的传热耗热量

2、北外窗的传热耗热量

3、内墙传热耗热量

4、地面的传热耗热量

计算地面的传热耗热量时要进行地带的划分，依文献【2】该室可划分成2个地带，两个地带的面积分别为，，各地带传热系数为K1=0.47W/（m·K），K2=0.23W/（m·K）。

办公室103围护结构的传热耗热量

3.2.3冷风渗透耗热量

北外窗的冷风渗透量：

==1.0×7.5×1.00=7.5m3/h

冷风渗透耗热量：

3.2.4冷风侵入耗热量

由于办公室103没有外门，不用考虑外门附加，故=0

3.2.5办公室103供暖系统设计热负